4134减速器辅助设计软件的开发――关键零部件的参数化设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4134减速器辅助设计软件的开发――关键零部件的参数化设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,减速器,辅助设计,软件,开发,关键,症结,枢纽,零部件,参数,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 56 页 1 引言 而不能完成零部件的自动设计与绘图，设计效率难以提高。本文主要研究减速器计算机辅助设计软件的开发，阐述应用 实现减速器关键零部件的参数化设计。 1 1 用 助人们进行工程或产品的设计与分析，以达到理想的目的并取得创新成果的一种技术。现阶段由于人们对软件的开发产生了许多以 这些软件中，应用人 数最多、最具影响力的当属 过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和 工作站 上运行，并支持 40多种分辨率由 320200 到 20481024 的各种 图形 显示设备，以及 30多种数字仪和鼠标器，数十种绘图仪和打印机，这就为 普及创造了条件 1 然而在许多方面， 参数化设计等，因此，人们又对 行了进一步开发，使 就是所谓的 1 2 次开发 1 2 1 系统的 二次开发功能 维绘图工作，而且还是一个良好的 统提供的主要开发功能有： (1)用户能自定义屏幕菜单、下拉式菜单、图标菜单、图形输入板菜单和按钮菜单。 (2)用户能定义与图形有关的一些属性，如线型、剖面线图案、文本字体、符号、样板图形等。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 56 页 (3)建立命令组文件，自动执行预定义的命令序列。 (4)通过 其他 统或应用程序进行数据交换，以实现不同系统之间的集成。 (5)提供了一个完全集成在 户可使 发新应用，迅速而方便地建立自己的高效解决方案。编译后的 码是二进制的，从而有助于保护软件算法和知识产权。 (6)具有一个功能强大的编程接口 供了对 行二次开发的 户可以用从 此，用户自定义的对象可以完全建立在已有的 象库上。 (7)配备了更加丰富的 用 术，可以从 部或外部应用程序控制编程。 (8)熟悉 用户还可以用 也是一个面向对象的编程环境，它具有与 法简单、功能强大 4。 1 2 2 次开发工具 (1)以通过口与对象交互。同时，通过实现反应器函数，还扩展 为开发工具， 包括编译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率 。另外， (2)+为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性的特点，用其开发的 立性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且支持 简洁高效地实现许多复杂功能。 (3) 基于 一套微软标准 ， 该标准允许通过外显的对象由一个也是面向对象编程技术的精髓所在。 务器应用程序是通过自身对象的属性、方法、事件外显其功能。对象是服务器应用程序的简单而抽象的代表。不管是用 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 56 页 等从外部，还是用 是通过调用行的。 术的完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点，开发工具的选择也具有很大的灵活性。所以，利用 术，是极具潜力的一种开发手段 5 对于减速器辅助设计关键零部件的参数化设计，就需要用到 这一二次开发。利用 术，对减速器的零部件进行分析，以达到参数化设计。 1 3 术 (1)象 如果在计算机系统上安装了 么在启动 ，用户可以象调用 己的对象一样调用 (2) 与 过 象可以读取或设置 一些基本设置。 象通过 (3)创建、查询与修改 在创建 形对象之前，首先必须定义并创建 两个对象可通过 (4)非图形对象 除了 2个集合中的对象都是非图形对象，如 前文档中所有的层，而 象与字符型对象的集合。 (5)用户输入 象提供了一些其它的实用功能，如用户输入控制 ( 显示相应的输入数据类型。这种类型的输入对于屏 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 56 页 幕坐标系，实体选择，短字符与数字的输入有着极为重要的应用。 标志着 二次开发技术取得了历史性转折。首先 ,它首次完全实现了 得其他软件可以方便地访问 其次 ,次实现了面向对象的开发技术 ,用户可以操纵它提供所有的 象 ； 最后 ,基于 发技术的开发工具得到空前的膨胀 ,已不再局限于 +系列语言 ,用 工具都可以进行开发。 术大大地提高了系统开发的效率、健壮性及易维护性。 1 4 本课题研究内容安排 选好课题后，在开学期间充分利用学校图书馆、数字图书 馆进行文献搜索。然后根据检索来的文献，按照任务书要求完成方案设计、开题报告、外文翻译。初期任务在前 4周内全部做完。 由于该课题需要运用到程序语言来进行编程，在中期需要学习一种程序语言，并能够运用该语言编写出一些具有代表性的程序。同时学习和掌握齿轮类零件的参数化设计基本方法，然后利用 用 程序进行编制，开发一个原型软件系统，对参数化设计进行验证。最后，结合实际工作，完成毕业设计说明书的撰写。 2 零部件参数化设计 零部件参数化设计模块完成减速器中关键零部件（如齿轮、轴等）的 参数化设计功能，如对于齿轮零件，系统能够根据所输入的已知参数（如齿轮的传递功率、主动齿轮转速、传动比、主动齿轮齿数等），自动完成齿轮的结构设计，并输出二维工程图 。 下面 主要 以标准直齿圆柱齿轮为例，阐述零部件参数化设计的实现方法。 3 齿轮的参数化设计 3 1 齿轮的机械设计方法 齿轮在工程中应用极其广泛 。 考虑到常用齿轮减速器中的齿轮通常为闭式传动的实际情况，故齿轮的设计计算可分为 2种形式 1： (1)软齿面闭式齿轮传动 。 齿轮的主要失效形式是齿面疲劳点蚀，设计时应先按齿面接触疲劳强度计算出小齿轮直径，再利 用齿根弯曲疲劳强度进行校核 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 56 页 (2)硬齿面闭式齿轮传动 。 齿轮的主要失效形式是齿根弯曲折断，设计时应先按齿根弯曲疲劳强度计算出模数，再用齿面接触疲劳强度进行校核 。 3 2 系统的工作流程 根据齿轮设计步骤，本系统按图 1所示的流程完成齿轮的参数化设计 。 图 1 齿轮参数化设计系统工作流程 3 3 系统的用户界面 为方便用户与系统的交互，系统具有如图 2所示的用户交互界面 5。 “初始设计条件”功能模块，采用“文本库”形式供用户输入已知参数，包括传递功率、转速、齿数、传动比等；采用“组合框”控件，列出常用 齿轮材料、热处理方式及硬度，方便用户选择 。 根据用户选择的材料及齿轮的硬度，通过“齿面接触疲劳强度设计”和“齿根弯曲疲劳强度设计” 2个功能模块，分别实现对软齿面齿轮和硬齿面齿轮的设计 。 “几何尺寸”功能模块，输出主动齿轮和从动齿轮的基本尺寸参数 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 56 页 图 2 齿轮参数化设计用户界面 单击“绘图”按钮，自动创建 输出齿轮 的 二维工程图 。 3 4 创建对 件对象的引用 在使用 先要创建对 实现步骤 7： (1)引 用 打开“工程”菜单，选择“引用”命令，在对话框中选择“ 。 (2)声明对象变量 。 在程序通用声明段处编写如下语句： s s 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 56 页 (3)将对象引用赋予变量 。 3 5 程序中 强度 的计算 与校验 由于齿轮有软齿面和硬齿面之分，故在计算中可分别按 齿面 接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算，而在验算时 则需按照齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行校核 1,7,11。 若按齿面接触疲劳强度计算， 根据设计计算公式 3 2 21 )1(1 0 0 084 进行计算。式中， 1d 为齿轮 1分度圆直径， P 为传递功率， K 为载荷集中系数， 为泊松比， d为齿宽系数， 2H 为齿轮 2许用接触应力。程序代码中与之相对应的 语句是 ( 1000 * ( 1) / (1 / 3)， 其中，定义 齿轮 2许用接触应力，定义 泊松比，定义 传递 功率，定义 接触强度时的载荷集中系数，定义 义 齿宽系数。 根据此公式，计算出齿轮 1的分度圆直径，进而通过已知条件，分别计算出齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径 、齿轮宽度、模数等量。再而对其进行齿根弯曲疲劳强度校核，需要用到公式 2132 进行验算。式中， F 为 许用弯曲应力， K 为载荷集中系数， T 为传递扭矩，形系数，m 为模数，d为齿宽系数， 1z 为齿轮 1齿数。 其程序代码中相对应的语句： 2 * 2 / m 3， 其中，定义 传递扭矩，定义义 校核齿轮1时的 弯曲极限应力，定义 弯曲强度时的载荷集中系数，定义 重合度系数。 根据此公式，检验齿轮是 否符合 弯曲强度要求。 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 56 页 若按齿根弯曲疲劳强度计算，根据公式 3 212 进行计算，而程序中的语句为 m = (2 * 2 / (1 / 3)， 对以上为出现的量进行定义，定义 齿轮 1许用弯曲应力。则可 计算出齿轮的模数，进而可得齿轮的其他参数，如齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、 齿轮宽度等。待算出以上量后，需对齿轮进行齿面接触疲劳强度校核，可根据公式 3131)1(1000*84 进行验算，与之对应的程序中的语句为 d 3 * 1000 * ( 1) / 3)，对以上为出现的量进行定义 ，定义校核齿轮 1 时的需用接触应力。 从而 检验齿轮是否满足接触 强度要求。 3 6 用户界面中各个模块的实现 由图 2可看出，用户界面可分为“初始设计条件”、“按齿面接触疲劳强度设计”、“按齿根弯曲疲劳强度设计”和“几何尺寸”四大模块。 3 6 1 初始设计模块 此模块是对程序设计初始条件的设置，故使用文本框的形式显示，以便用户输入已知条件。 传递功率、输入转速、传动比这 3个文本框的内容可由 主 界面 获取 ， 实现代码如下 ： 窗口被装载时， 这些文本框可 直接获取已知量， 但 由于此程序 未对主 界面 进行设置，所以 此 3个已知量可由用户直接输入。 输入齿轮齿数这一文本框的内容是由用户预想输入的，可根据以上 3个已知量估算出输入齿轮的的齿数 ，输入齿轮的 齿数对一下计算起着关键性的作用，若齿数取的不对，则对齿轮的校验就可能失败。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 56 页 主动齿轮轴径、平键尺寸 b 、平键尺寸 t 这三个文本框的内容是绘图的必要参数，用户可对其自行设置，一般可在计算出几何尺寸后进行设置，以防输入的数据不符合计算出的参数数据。 在这一模块中，还采用了两个组合框控件，可供用户选择，选择好齿轮的材料、热处理方式和硬度，这些资料可在窗口装载时载入，语句 说明 如下 ： 45 钢 调质 = 0 id(s, j, 1) = 0 id(s, j, 1) 47 47 270 270 1 f 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 56 页 1 f ub ub 引用 n 本科毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 56 页 f f 设定 始状态 0 400 600 800 绘制齿轮 1 零件图 设置新图层 s im s im s im s im s et ) 粗实线层 ) 中心线层 ) 剖面线层 ) 标注层 ) 粗实线的线宽 加载中心线线型 im s im s 本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 56 页 n f 1) = 0 f f 输入原始参数 ) 04 01 im b 定义变量：键宽 r 定义变量：轴的直径 t 定义变量：键深 b = r = ( r + t r * r - (b / 2) 2) ) = 200 ) = 200 ) = 0 画中心线 im s 水平中心线 s 垂直中心线 s 分度圆中心线上 s 分度圆中心线下 s 轴孔截面水平中心线 s 轴孔截面垂直中心线 ) im ) im ) im ) im ) im ) 本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 56 页 ) im ) im ) im ) im ) im ) 计算中心线的起点和终点 ) = ) - 2 - 3 ) = ) ) = 0 ) = ) + 2 + 3 ) = ) ) = 0 分别计算两条分度圆中心线的起点和终点 ) = ) - 2 - 3 ) = ) + 2 ) = 0 ) = ) + 2 + 3 ) = ) + 2 ) = 0 ) = ) - 2 - 3 ) = ) - 2 ) = 0 ) = ) + 2 + 3 ) = ) - 2 ) = 0 分别计 算两条轴孔截面中心线的起点和终点 ) = ) + 2 + r - 3 ) = ) ) = 0 ) = ) + 2 + 3 * r + 3 ) = ) ) = 0 ) = ) + 2 + 2 * r ) = ) + 3 ) = 0 ) = ) + 2 + 2 * r ) = ) - r - 3 ) = 0 本科毕业设计说明书（论文） 第 29 页 共 56 页 绘中心线 通过多段线绘齿顶线 ,上轮廓线 1 齿轮倒角为 1 s 1) ) = ) - 2 ) = ) + 2 ) = ) ) = ) + 2 - ) = ) + ) = ) + 2 ) = ) + 2 - ) = ) ) = ) + 2 ) = ) + 2 - 0) = ) + 2 1) = ) + 2 非封闭多线段 通过多段线绘齿顶线，下轮廓线 s 1) ) = ) - 2 ) = ) - 2 ) = ) ) = ) - 2 + ) = ) + ) = ) - 2 ) = ) + 2 - ) = ) ) = ) + 2 本科毕业设计说明书（论文） 第 30 页 共 56 页 ) = ) - 2 + 0) = ) + 2 1) = ) - 2 非封闭多线段 通过多段线画轴孔截面 ) ) = 200 + 2 + 3 * r ) = 200 ) = 0 s ) ) = ) - b / 2 ) = ) + ) = ) ) = ) + ) = ) + b / 2 ) = ) ) = ) ) = ) 封闭的多线段 例用 法编辑编辑多段线 ,形成轴孔截面轮廓 h im s h = r + h / (b / 2) , 设定给定段的凸度 画轴孔线 s im s im s im ) im ) im ) im ) 本科毕业设计说明书（论文） 第 31 页 共 56 页 ) im ) ) = ) - 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